Hyperpolarization เกิดขึ้นเมื่อความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างเยื่อหุ้มเซลล์ทั้งสองด้านมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ข้ามเมมเบรน โดยเฉพาะค่าของศักย์ไฟฟ้าข้ามเมมเบรนจะมีค่าเป็นลบมากขึ้นซึ่งหมายความว่าประจุที่อยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์นั้นจะเป็นลบมากกว่าประจุที่อยู่ด้านนอกของเมมเบรน กระบวนการนี้มักพบในประสาทวิทยาศาสตร์เนื่องจากเซลล์ประสาทถูกกระตุ้นผ่านกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้า ตรงกันข้ามกับ hyperpolarization คือการสลับขั้วซึ่งศักยภาพของเซลล์จะเป็นบวกมากขึ้นหมายความว่ามีประจุลบน้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญภายในเยื่อหุ้มเซลล์
กระบวนการทางเคมีไฟฟ้าโดยทั่วไปมีหน้าที่รับผิดชอบในการเกิด hyperpolarization ข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ ความเข้มข้นของสารเคมีต่าง ๆ ในด้านต่าง ๆ ของเมมเบรนสามารถทำให้เกิดไฟฟ้าที่มีศักยภาพในการพัฒนาทั่วเมมเบรน โดยทั่วไปเมื่อศักย์ไฟฟ้าถึงจุดหนึ่งกระบวนการทางชีวภาพบางอย่างจะถูกริเริ่มขึ้นเช่นการยิงของเซลล์ประสาท หลังจากจุดนี้เมมเบรนมีแนวโน้มที่จะกลับไปพักที่มีศักยภาพของมันหรือศักยภาพไฟฟ้าก่อนสิ่งเร้าใด ๆ ที่เกิดจากเหตุการณ์ไฟฟ้าเคมีที่เกิดขึ้น ในเซลล์ประสาทกระบวนการนี้เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง สิ่งเร้าทำให้เกิดโพลาไรเซชันจะเกิดขึ้นเหนือเมมเบรนและเมื่อระดับของโพลาไรเซชันข้ามขีด จำกัด ที่แน่นอนเซลล์ประสาทก็จะยิงและกลับไปที่ศักยภาพในการพัก
เซลล์ประสาทจะไม่ทำงานจนกว่าศักย์ไฟฟ้าจะผ่านเกณฑ์ที่กำหนด เมื่อถึงขีด จำกัด ศักยภาพไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมากทำให้เซลล์ประสาทส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังส่วนอื่น ๆ ของร่างกาย Hyperpolarization เกิดขึ้นหลังจากขัดขวางในศักยภาพนี้ ศักย์เคมีไฟฟ้าสั้น ๆ จะกลายเป็นลบวางต่ำกว่าศักยภาพพักก่อนจะกลับไปพักศักยภาพ โดยปกติแล้วขั้นตอนการไฮเปอร์โพลาไรเซชันนี้ใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาทีเท่านั้น
Hyperpolarization และศักย์ไฟฟ้าข้ามเยื่อหุ้มโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในไอออน ไอออนเป็นอะตอมที่มีประจุบวกหรือประจุลบ ไอออนโพแทสเซียมและคลอรีนมักเกี่ยวข้องกับศักย์เคมีไฟฟ้า ความเข้มข้นสัมพัทธ์จะเป็นตัวกำหนดขนาดของศักย์ไฟฟ้าเคมีไฟฟ้า โพแทสเซียมอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ในระยะพัก เมื่อสัมผัสกับสิ่งกระตุ้นโพแทสเซียมจะไหลออกไปและคลอรีนไอออนลบจะไหลเข้าสู่เซลล์ผ่านทางเยื่อหุ้มเซลล์ โซเดียมไอออนและแคลเซียมเป็นครั้งคราวทำให้เกิดศักย์ไฟฟ้าเซลล์ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เช่นกัน
